A nova abordagem pode revelar que um sistema de controlo pode não ser tão robusto como se supunha anteriormente, com base em benchmarks prévios. Pelo seu trabalho, a equipa de investigação recebeu o prémio de "Melhor Artigo" na conceituada Conferência Euromicro sobre Sistemas de Tempo Real (ECRTS).

Os sistemas de controlo que monitorizam o funcionamento correto de um dispositivo ou de componentes individuais do sistema são utilizados em diversos contextos, desde o controlo da temperatura de um frigorífico doméstico até ao cruise control de um automóvel ou à monitorização de várias fases de produção numa fábrica. Em todos os três exemplos, uma falha no sistema de controlo teria consequências negativas. "Por esta razão, estes sistemas são, por projeto, robustos contra diversas perturbações", afirma a professora de Ciência da Computação Martina Maggio, que leciona na Universidade do Sarre desde 2020 e realiza investigação na interseção entre a engenharia de sistemas de controlo e o projeto de sistemas computacionais.

Até então, a investigação centrava-se sobretudo na estabilidade dos sistemas de controlo — ou seja, quantas perdas de sinal um sistema deste tipo pode suportar antes de falhar completamente. "A estabilidade é um indicador importante da robustez de um sistema de controlo, mas, na nossa opinião, as análises deveriam ser mais precisas. O que acontece se um sensor ou atuador continuar a receber um sinal, mas o controlador 'apenas' falhar o prazo e transmitir o sinal de controlo com um determinado atraso?", questiona a docente.

É aqui que entra o grupo de investigação de Martina Maggio: ao contrário dos métodos anteriores, a nova abordagem da equipa internacional não só mostra se um sistema de controlo é à prova de falhas ou não, mas também em que ponto começa a sofrer perdas de desempenho. Os cientistas conseguem também determinar quanto tempo necessita um sistema para recuperar todo o seu potencial após uma quebra de desempenho.
"Graças a isto, o nosso método pode revelar que um sistema de controlo pode não ser tão robusto como se supunha anteriormente, com base em benchmarks prévios. Isto porque, antes de um sistema falhar completamente, podem ocorrer comportamentos indesejáveis ​​e até perigosos, que podem ser detetados precocemente com o nosso método e, por isso, evitados", afirma Martina Maggio.

A nova técnica de análise é capaz de determinar exactamente quantas "perdas de prazo" um sistema de controlo pode tolerar antes que o seu desempenho se degrade para além de um nível aceitável. Isto também permite a otimização do sistema. Pode ser utilizado para decidir quando investir mais recursos na execução do sistema de controlo para manter o desempenho. Mas também pode ajudar a descobrir onde se está a investir demasiado e onde se poderia poupar poder computacional ao flexibilizar os valores padrão. Os investigadores testaram o seu método num conjunto de referência de 133 sistemas, considerados representativos de plantas de controlo industrial. Assim, conseguiram demonstrar que a análise de desempenho que propõem é uma aproximação válida do desempenho dos sistemas no mundo real.

Por este trabalho, que Martina Maggio iniciou na Universidade de Lund e realizou em colaboração com os seus estudantes de doutoramento Nils Vreman e Anton Cervin (ambos da Universidade de Lund, Suécia), receberam conjuntamente o prémio de "Melhor Artigo" na "Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS) 2021". O trabalho está a ser realizado no âmbito do projeto ADMORPH do programa Horizonte 2020 da União Europeia (http://www.admorph.eu).